Fonksiyonel derecelendirilmiş malzeme plakası ve sıkıştırılabilir viskoz akışkan tabakasından oluşan bir hidroelastik sistemin zorlanmış titreşimi
Forced vibration of a hydroelastic system composed of a functionally graded material plate, a compressible viscous fluid layer
- Tez No: 987703
- Danışmanlar: PROF. DR. SURKAY D.AKBAROV
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Teorisi ve Kontrol Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeden (FGM) yapılmış bir plaka, sıkıştırılabilir Newton tipi viskoz bir akışkan ve rijit bir duvardan oluşan bir hidroelastik sistemin zorlanmış titreşim davranışı incelenmiştir. Çözüm yaklaşımı, katı ve akışkan ortamlarda değişken katsayılı bağlı problemlerin çözümünde yüksek doğruluk sağlayan yarı-analitik bir yöntem olan Ayrık Analitik Yöntem'e (DAM) dayanmaktadır. Geliştirilen model, FGM plakasının üç boyutlu elastodinamik denklemleri ile viskoz akışkanın doğrusallaştırılmış Navier–Stokes denklemlerine dayanmakta olup, klasik plaka teorilerinin (Kirchhoff–Love, Mindlin–Reissner vb.) ötesinde fiziksel etkileşimi yüksek doğrulukla temsil etmektedir. Sistem, FGM plakanın serbest yüzeyine uygulanan zamana bağlı harmonik bir kuvvetle uyarılmakta; bu kuvvet, rijit duvarla sınırlı viskoz akışkan içinde dinamik bir etkileşim oluşturmaktadır. Denklemler, plaka–akışkan ara yüzeyinde gerilme ve hız sürekliliğini, duvarda ise geçişsizliği sağlamaktadır. Plaka özellikleri, kalınlık boyunca kuvvet kanunu (power-law) dağılımına göre değişmekte olup, malzeme derecelendirme katsayısının hidroelastik tepki üzerindeki etkisi ayrıntılı biçimde incelenmiştir. Parametrik analizler, akışkanın viskozitesi, sıkıştırılabilirliği, duvar sınır koşulları ve malzeme derecelendirme özelliklerinin ara yüzey gerilmeleri ile hız alanları üzerindeki frekans bağımlı etkilerini ortaya koymuştur. Sonuçlar, viskozitenin artmasının rezonans tepelerini yumuşatarak sönümü artırdığını, yüksek derecelendirme katsayılarının ise rijitliği değiştirerek doğal frekanslarda kaymalara neden olduğunu göstermektedir. Geliştirilen Ayrık Analitik Yöntem, yüksek doğruluk ve hesaplama verimliliği sağlayarak, denizcilik, havacılık ve enerji mühendisliği gibi alanlarda bağlı titreşim problemlerinin modellenmesi için güçlü ve etkili bir analitik çözüm yaklaşımı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the forced vibration behavior of a hydroelastic system composed of a functionally graded material (FGM) plate, a compressible Newtonian viscous fluid, and a rigid wall. The analysis is based on the Discrete Analytical Method (DAM), which provides a semi-analytical solution framework for coupled problems involving variable coefficients in both solid and fluid domains. The developed model employs the three-dimensional elastodynamic equations for the FGM plate and the linearized Navier–Stokes equations for the compressible viscous fluid, accurately capturing the physical coupling mechanisms beyond the limitations of classical plate theories such as the Kirchhoff–Love and Mindlin–Reissner formulations. The system is excited by a time-dependent harmonic load applied to the free surface of the FGM plate, generating oscillatory motion and dynamic interaction with the surrounding viscous fluid confined by a rigid wall. The governing equations ensure the continuity of stress and velocity across the plate–fluid interface and the impermeability condition at the rigid boundary. The material properties of the FGM plate vary continuously through the thickness according to a power-law distribution, allowing a detailed investigation of the influence of the material gradation index on the hydroelastic response. A comprehensive parametric study was conducted to analyze the effects of fluid viscosity, compressibility, wall confinement, and material gradation on the frequency-dependent stress and velocity distributions at the interface. The results indicate that increasing fluid viscosity enhances damping and smooths the resonance peaks, while higher gradation indices modify the stiffness distribution and shift the natural frequencies. The developed Discrete Analytical Method provides an accurate and computationally efficient analytical approach for modeling coupled vibration problems, offering significant applicability in marine, aerospace, and energy engineering systems.
Benzer Tezler
- Dynamic behavior of functionally graded plates under impact loads: Mechanical characterization, impact tests, and numerical modeling
Fonksiyonel derecelendirilmiş plakaların çarpma yükleri altında dinamik davranışları: Mekanik karakterizasyon, çarpma testleri ve sayısal modelleme
KEMAL ARSLAN
Doktora
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEP GÜNEŞ
- Projektillerle çarpışma durumunda fonksiyonel olarak değişen plakaların dinamik davranışının incelenmesi
The investigation of the dynamical behaviour of functionally graded plates in collision with projectiles
ERALP FAHRİ ÖNOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BORA YILDIRIM
- Fonksiyonel derecelendirilmiş malzeme ve sandviç plakların patlama yükü altındaki titreşim analizi
Vibration analysis of functionally graded materials and sandwich plates under blast load
ÖMER BURAK TUNCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VEDAT ZİYA DOĞAN
- Alüminyum alaşımlarından santrifüj döküm yöntemi ile fonksiyonel derecelendirilmiş malzeme üretimi
Fabrication of functionally gradient material from aluminum alloys by centrifugal casting method
SEMİH AĞCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Mühendislik BilimleriGazi ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEŞET AKAR
- Fonksiyonel derecelendirilmiş bir silindirde malzeme özelliklerinin ısıl gerilme dağılımına etkisinin parametrik incelenmesi
Parametric analysis of the effect of material properties on the thermal stress distribution in a functionally graded cylinder
ALİ ÖZTÜRK
Doktora
Türkçe
2009
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜFİT GÜLGEÇ